钢轨智能测量及高压水射流一体化打磨轨道车及方法技术

本发明专利技术公开了一种钢轨智能测量及高压水射流一体化打磨轨道车及方法，包括轨道车(1)，还包括设于所述轨道车(1)底部的道测量单元(5)，其包括用于实时测量钢轨纵向波磨缺陷的车载轨道纵波测量装置(501)和用于实时检测轨道横向廓形的车载轨道廓形测量装置(502)；设于所述轨道车(1)内部的水射流打磨单元(2)，其包括与所述轨道车(1)连接的升降机构(21)、与该升降机构(21)连接的打磨水刀(22)、分别与打磨水刀(23)联通的水流调压机构(23)以及磨料进给机构(24)；设于所述轨道车(1)底部用于实时监测水射流打磨钢轨的状态的打磨控制终端(6)。本发明专利技术实现根据钢轨不同的波磨、廓形条件下的自适应水射流打磨加工。下的自适应水射流打磨加工。下的自适应水射流打磨加工。

【技术实现步骤摘要】
钢轨智能测量及高压水射流一体化打磨轨道车及方法


[0001]本专利技术属于钢轨打磨设备
，更具体地，涉及一种钢轨智能测量及高压水射流一体化打磨轨道车及方法。

技术介绍

[0002]钢轨是高铁和城市轨道交通的主要部件，钢轨与列车的车轮直接接触，其质量的好坏直接影响到行车的安全性和平稳性。铁路开通运营之后，钢轨就长期处于恶劣的环境中，由于列车的动力作用、自然环境和钢轨本身质量等原因，钢轨经常会发生伤损情况，如裂纹、磨耗等现象，造成了钢轨寿命减少、养护工作量增加、养护成本增加，甚至严重影响行车安全。因此必须及时对钢轨进行伤损消除和修复，而钢轨打磨是高效消除伤损的有效手段，并得到广泛应用。
[0003]目前钢轨打磨主要通过砂轮对钢轨头部滚动表面的打磨，以消除钢轨表面不平顺、轨头表面缺陷及将轨头轮廓恢复到原始设计要求。如专利文献CN111809462 A公开了一种基于钢轨智能打磨方法的钢轨打磨车，其包括打磨系统、检测系统及用于实现钢轨智能打磨的推荐打磨策略的算法系统；专利文献CN113152177A公开了一种钢轨肥边打磨装置及钢轨打磨车，包括设于钢轨打磨车底部的车架、安装于车架与钢轨打磨车的车体底部之间用于传递牵引力并带动钢轨打磨单元沿钢轨打磨作业的牵引机构；专利文献CN211947737U公开了一种双动力源钢轨打磨车，其包括打磨车A和打磨车B，二者通过接触网电力驱动，实现双向钢轨打磨作业。但上述钢轨打磨车均存在如下技术问题：(1)会产生钢轨温度急剧升高，并由于冷热不均产生不平衡的热应力，降低轨道的各项性能；(2)打磨切削量很少，作业效率低；(3)作业时火星飞溅，需要防火；(4)产生大量粉尘，影响环境和操作人员健康；(5)噪声较大。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种钢轨智能测量及高压水射流一体化打磨轨道车及其作业方法，车载轨道纵波测量装置实时测量钢轨的纵向波磨情况，车载轨道廓形测量装置实时检测轨道的廓形，同时打磨控制终端实时监测水射流打磨钢轨的状态，纵向波磨情况、轨道的廓形及水射流打磨钢轨的状态信息实时同步至水射流打磨单元后，控制升降机构动作实现对打磨水刀位姿的动态调整，同时并行控制所述水流调压机构调节各个打磨水刀的水射流压力、流量、流速等打磨参数，以及磨料进给机构的磨料进给量、进给速度、进给压力等送料参数，根据钢轨不同的波磨、廓形条件下的自适应水射流打磨加工。
[0005]为了实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供一种钢轨智能测量及高压水射流一体化打磨轨道车，包括轨道车，还包括：
[0006]设于所述轨道车底部的道测量单元，其包括用于实时测量钢轨纵向波磨缺陷的车载轨道纵波测量装置和用于实时检测轨道横向廓形的车载轨道廓形测量装置；
[0007]设于所述轨道车内部的水射流打磨单元，其包括与所述轨道车连接的升降机构、与该升降机构连接的打磨水刀、分别与打磨水刀联通的水流调压机构以及磨料进给机构；
[0008]设于所述轨道车底部用于实时监测水射流打磨钢轨的状态的打磨控制终端；
[0009]以及控制中心，钢轨的纵向波磨缺陷、横向廓形及水射流打磨钢轨的状态信息实时同步至水射流打磨单元后，通过控制中心实时控制升降机构动作实现对打磨水刀位姿的动态调整，同时并行控制所述水流调压机构调节各个打磨水刀的水射流压力、流量、流速等打磨参数，以及磨料进给机构的磨料进给量、进给速度、进给压力等送料参数，根据钢轨不同的波磨、廓形条件下的自适应水射流打磨加工。
[0010]进一步地，所述轨道测量单元包括升降调节机构、转动调节机构以及伸缩机构；
[0011]所述车载轨道纵波测量装置通过伸缩机构与支撑机构连接，且可根据轨道廓形自动控制伸缩机构伸缩运动，从而调节车载轨道纵波测量装置与轨道廓形相匹配，实现轨道波磨情况实时动态检测；
[0012]所述车载轨道廓形测量装置通过升降调节机构、转动调节机构与支撑机构连接，根据轨道走形通过升降调节机构实时调节车载轨道廓形测量装置高度，同时通过转动调节机构实时调节车载轨道廓形测量装置的角度，实现对轨道廓形的智能检测。
[0013]进一步地，所述打磨水刀包括不同角度设置：
[0014]用于打磨钢轨的外侧边缘轮廓大角度内侧水刀及外侧水刀；
[0015]用于打磨钢轨内侧转圆轮廓的小角度内侧水刀；
[0016]用于打磨钢轨顶部平面轮廓的水平水刀。
[0017]进一步地，所述角度设置调整范围为内侧
°
到外侧
°
。
[0018]进一步地，所述水射流调压机构包括水射流增压器、冷却装置以及水箱。
[0019]进一步地，所述磨料进给机构包括存储磨料的磨料箱及磨料输送机构。
[0020]进一步地，所述水射流打磨单元包括设于打磨水刀外侧的打磨装置盖门，该打磨装置盖门包括上盖板和下盖板以及设于上盖板和下盖板之间的旋转联动机构。
[0021]进一步地，打磨控制终端包括视频采集设备、辅助定位机构、旋转轴、驱动机构以及基座；
[0022]所述视频采集设备通过辅助定位机构、旋转轴与驱动机构连接；
[0023]所述视频采集设备、辅助定位机构以及旋转轴通过基座与车体连接。
[0024]按照本专利技术的第二个方面，提供一种钢轨智能测量及高压水射流一体化打磨方法，包括如下步骤：
[0025]S100：启动水射流打磨车，通过车载轨道纵波测量装置实时测量钢轨的纵向波磨情况，车载轨道廓形测量装置实时检测轨道的横向廓形，并将实际测量结果与标准参数进行对比分析，显示偏差值；
[0026]S200：根据轨道测量单元测量对比分析的偏差值规划钢轨打磨的路径及水射流打磨单元的打磨参数；
[0027]S300：驱动升降机构带动打磨水刀运动至对应打磨位置并调整姿态实现粗定位，启动打磨控制终端实时采集打磨水刀的位置和姿态并反馈给控制中心；
[0028]S400：启动水射流打磨单元的大角度内侧水刀、小角度内侧水刀、水平水刀以及外侧水刀实现对钢轨的纵向波磨及横向廓形进行包绕式打磨；
[0029]S500：轨道测量单元实时测量打磨后的钢轨纵向波磨和横向廓形是否满足要求，若不满足要求则反馈至控制中心控制打磨车带动水射流打磨单元实现对钢轨的往复打磨，若满足要求，则驱动水射流打磨单元上升，打磨结束。
[0030]进一步地，步骤S100包括：
[0031]S101：采集不同时间轨道的纵向波磨和横向廓形数据，组成跨越时间和空间维度的多维数据集合，经过长达数月、数年检测，将结果组成跨越时间和空间维度的多维数据集合；
[0032]S102：采用多次样条插值方法将各项数据非等距时间序列转变为连续时间序列，采用多次样条插值方法对轨道缺陷的原始检测数据进行处理，实现各项数据非等距时间序列转变为连续时间序列；
[0033]S103：通过半参数改进Kalman滤波器对变形数据进行滤波处理，利用卡尔曼滤波公式分解出纵向波磨及横向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢轨智能测量及高压水射流一体化打磨轨道车，包括轨道车(1)，其特征在于，还包括：设于所述轨道车(1)底部的道测量单元(5)，其包括用于实时测量钢轨纵向波磨缺陷的车载轨道纵波测量装置(501)和用于实时检测轨道横向廓形的车载轨道廓形测量装置(502)；设于所述轨道车(1)内部的水射流打磨单元(2)，其包括与所述轨道车(1)连接的升降机构(21)、与该升降机构(21)连接的打磨水刀(22)、分别与打磨水刀(23)联通的水流调压机构(23)以及磨料进给机构(24)；设于所述轨道车(1)底部用于实时监测水射流打磨钢轨的状态的打磨控制终端(6)；以及控制中心，钢轨的纵向波磨缺陷、横向廓形及水射流打磨钢轨的状态信息实时同步至水射流打磨单元(2)后，通过控制中心实时控制升降机构(21)动作实现对打磨水刀(22)位姿的动态调整，同时并行控制所述水流调压机构(23)调节各个打磨水刀(22)的水射流压力、流量、流速等打磨参数，以及磨料进给机构(24)的磨料进给量、进给速度、进给压力等送料参数，根据钢轨不同的波磨、廓形条件下的自适应水射流打磨加工。2.根据权利要求1所述的一种钢轨智能测量及高压水射流一体化打磨轨道车，其特征在于，所述轨道测量单元(5)包括升降调节机构(503)、转动调节机构(504)以及伸缩机构(506)；所述车载轨道纵波测量装置(501)通过伸缩机构(506)与支撑机构(505)连接，且可根据轨道廓形自动控制伸缩机构(506)伸缩运动，从而调节车载轨道纵波测量装置(501)与轨道廓形相匹配，实现轨道波磨情况实时动态检测；所述车载轨道廓形测量装置(502)通过升降调节机构(503)、转动调节机构(504)与支撑机构(505)连接，根据轨道走形通过升降调节机构(503)实时调节车载轨道廓形测量装置(502)高度，同时通过转动调节机构(504)实时调节车载轨道廓形测量装置(502)的角度，实现对轨道廓形的智能检测。3.根据权利要求1所述的一种钢轨智能测量及高压水射流一体化打磨轨道车，其特征在于，所述打磨水刀(22)包括不同角度设置：用于打磨钢轨的外侧边缘轮廓大角度内侧水刀(221)及外侧水刀(224)；用于打磨钢轨内侧转圆轮廓的小角度内侧水刀(222)；用于打磨钢轨顶部平面轮廓的水平水刀(223)。4.根据权利要求3所述的一种钢轨智能测量及高压水射流一体化打磨轨道车，其特征在于，所述角度设置调整范围为内侧75
°
到外侧45
°
。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的一种钢轨智能测量及高压水射流一体化打磨轨道车，其特征在于，所述水射流调压机构(23)包括水射流增压器(231)、冷却装置(232)以及水箱(233)。6.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琨，汪宇亮，张浩，光振雄，董云松，殷勤，巫世晶，邱绍峰，周明翔，李加祺，龙新平，陈平，刘辉，张俊岭，彭方进，李成洋，游鹏辉，李登，赵磊，李硕，杨柳，
申请(专利权)人：武汉大学沈阳奥拓福科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：